EP3247604A1 - Trockenmittelpatrone und verfahren zur herstellung einer trockenmittelpatrone - Google Patents

Trockenmittelpatrone und verfahren zur herstellung einer trockenmittelpatrone

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EP3247604A1
EP3247604A1 EP16701289.7A EP16701289A EP3247604A1 EP 3247604 A1 EP3247604 A1 EP 3247604A1 EP 16701289 A EP16701289 A EP 16701289A EP 3247604 A1 EP3247604 A1 EP 3247604A1
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EP
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desiccant
coalescing agent
air
density
cartridge
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Stefan SCHÄBEL
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/002—Air treatment devices
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    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation

Definitions

  • the present invention relates to a desiccant cartridge for drying air and in particular to a desiccant cartridge with admixed Koaleszenzstoff.
  • Desiccant cartridges are used in air dryers and can be found in many technical areas. For example, compressed air systems require dry and clean air. On the other hand, these systems produce condensation moisture due to the sudden pressure changes in the system. In addition, the existing compressor in compressed air systems often causes residual oil or other contaminants. Desiccant cartridges are used to extract the condensation moisture efficiently and quickly from the compressed air, the desiccant cartridges usually has additional filters or coalescing agent to simultaneously rid the air to be dried of oil residues.
  • the coalescing filter is designed as a coil or as stacked discs in the desiccant cartridge.
  • the desiccant is wrapped by the coalescing, in such a way that the air flowing through the coalescing passes.
  • the stacked discs are placed at the beginning or end of an airway so that the air first passes through the disk-shaped coalescing filter to get to the desiccant or after the desiccant passes through the coalescing agent.
  • a disadvantage of these conventional solutions is that both the helical and the stapes-like configuration of the coalescence filter often can not prevent air from flowing past it, thus bypassing the coalescing agent. This can be done, for example, over the edge regions of the discs formed as wickeiförmigen or coalescing.
  • the present invention has for its object to provide a desiccant cartridge, which provides an alternative arrangement for the coalescing agent.
  • the present invention relates to a desiccant cartridge for drying air along a flow path.
  • the desiccant cartridge includes the following features: a housing, a desiccant, and a coalescing agent.
  • the housing provides an air passage for the air to be dried and provides an interior space.
  • the desiccant is configured to dry the air along the flow path and the coalescing agent comprises a plurality of parts that are mixed with the desiccant and dispersed in the interior space.
  • coalescing agent in the context of the present invention, all means are to be included which are suitable for removing oil contaminants or other dirt particles from a flowing air. Therefore, in other embodiments, the coalescing agent may be configured to filter the air along the flow path with respect to oil and / or debris.
  • the interior should be understood as any free space in the housing which is suitable for storing the desiccant and the coalescing agent.
  • the interior can be formed by a part of the housing. It is also possible that the interior is defined by a separate container which is insertable into the housing.
  • the mixture of desiccant and coalescing agent in the interior ensures that the air flowing through must more or less inevitably pass the coalescing agent on its way. Since the air is under pressure, the flow path of the air as a function of the pressure as straight as possible through the desiccant, so that a certain minimum density of coalescing agent is sufficient to the fulfill the above condition, so that (almost) every flow path of the air comes into contact with the coalescing agent.
  • the density or distribution of the coalescing agent in the desiccant may be such that the air passing through it passes through the plurality of coalescing agent at least once or the amount of air that passes through the desiccant cartridge without contacting the coalescing agent , negligibly small (by a suitable choice of density and / or distribution).
  • the mixture of desiccant and coalescing agent is uniform so that the density of the coalescing agent in the desiccant is constant.
  • the mixture of desiccant and coalescing agent may also be non-uniform, such that the density of the coalescing agent in the desiccant is variable.
  • the coalescing agent may be distributed in the desiccant such that the density of the coalescing agent in the desiccant increases or decreases from an air inflow port (inlet) into the interior toward an air outflow port (outlet) from the interior.
  • the coalescing agent is arranged substantially at the inlet or at the outlet of the air, so that when it is first the air is freed of dirt or moisture.
  • Another advantage of the nonuniform distribution is that the desiccant is exposed to less contaminants (the coalescing agent is located upstream in the airflow) or that the coalescing agent is protected from moisture (the coalescing agent is located downstream in the airflow).
  • the method comprises the following steps: providing a housing having an interior space that provides an air passage for the air to be dried; Introducing a desiccant to dry the air in the interior; and introducing a multi-part coalescing agent into the inner space such that the desiccant and the coalescing agent are mixed in the inner space.
  • the interior space may include at least one air inflow port and at least one air outflow port, and the step of introducing the desiccant and / or the coalescing agent may be performed such that the density of the coalescant in the desiccant increases from an air inflow port to an air out port decreases.
  • the shape or shape of the coalescing agent is not limited as long as the flow paths of the air are not completely blocked by the coalescing agent.
  • the coalescing agent may be formed as a powder and / or by a plurality of balls and / or by a plurality of rods, wherein the rods may be straight or curved.
  • the rods can be arranged perpendicular to the direction of air flow, so as to provide the air as large as possible attack surface and to allow effective cleaning of the air. But they can also be arranged obliquely to the flow direction in order to achieve the longest possible contact with the contaminants to be filtered. Therefore, according to further embodiments, not only the density and distribution of the coalescing agent are selected deliberately, but also the shape and the orientation of the coalescing agent are chosen such that an optimal cleaning is achieved.
  • Fig. 1 shows a desiccant cartridge for drying air according to an embodiment.
  • FIGS. 2A, B show further exemplary embodiments of the desiccant cartridge with further optional components.
  • Fig. 3A, B show further embodiments of spherical coalescing agent.
  • Fig. 4A, B show further embodiments of rod-shaped coalescing agent.
  • the desiccant cartridge 100 for drying air flowing along a flow path 105 through the desiccant cartridge 100.
  • the desiccant cartridge 100 includes a housing 110 that provides an air passage (not shown) for the air to be dried and provides an interior space 115.
  • the desiccant cartridge 100 further comprises a desiccant 120 suitable for drying the air flowing therethrough and a coalescing agent 130 formed in a plurality of parts with the desiccant 120 and the coalescing agent 130 intermixed in the inner space 115.
  • FIGS. 2A and 2B show further exemplary embodiments of the desiccant cartridge with further optional components.
  • the coalescing agent 130 is constituted by a plurality of spherical particles
  • the coalescing agent 130 is constituted by a plurality of rod-shaped particles.
  • the desiccant cartridges 100 further include a housing that includes an outer housing 111 and an inner housing 112.
  • the inner housing 112 includes an upper part 112a and a lower part 112b, wherein the upper part 112a, for example, connects to air inlet openings 240 and the lower part 112b, for example, adjoins air outlet openings 280.
  • the outer housing 111 is fixed to a substructure 260 by attachment means 210, the substructure 260 having a peripheral air inlet 270 and a centrally disposed air outlet 290.
  • the substructure 260 or the inner housing 112 may optionally be formed a pre-filter or Nachfiltermaschine 250, which performs an optional further filtering.
  • the air flows through the air inlet 270 from below into the desiccant cartridge 100 and is then passed along a side passage past the inner housing 112, and then on a side opposite the inlet opening 270 via the inlet openings 240 to reach the inner space 115.
  • the desiccant cartridge 100 comprises a cover plate 230 with the inflow openings 240, which represents an upper boundary of the inner space 115.
  • the cover plate 230 is biased (i.e., pressured) by a spring 220 relative to the outer housing 111 such that the desiccant 120 is under a bias in the inner space 115.
  • the coalescing agent 130 is uniformly distributed in the form of balls in the desiccant 120.
  • the desiccant 120 is only partially shown (see upper left corner and lower left corner), the desiccant 120 filling the entire inner region 115 of the housing without being seen in FIG. 2A.
  • the density shown is likewise to be understood only as an example. In other embodiments, the density is adjusted according to circumstances (e.g., expected soils).
  • FIG. 2B shows an embodiment which differs from the exemplary embodiment of FIG. 2A only in that the coalescing agent 130 is of rod-shaped design.
  • the rod-shaped coalescing agent 130 can be predominantly perpendicular to an air flow direction 105 (for example, se from top to bottom) may be arranged to provide the air flow as large as possible attack surface and thus to allow efficient cleaning of the air.
  • the coalescing agent 130 may also be arranged obliquely.
  • FIG. 3A and 3B show further embodiments of spherically arranged coalescing means, as seen in Figure 2A.
  • the embodiment of FIG. 3A shows a possible inhomogeneous distribution of the coalescing agent.
  • an inhomogeneous distribution is chosen such that the density of the coalescing agent inside the desiccant 120 increases from a vertically higher position downwards (for example along the flow direction of the air flowing through).
  • Fig. 3B shows an embodiment where the density of the coalescing agent changes exactly opposite to Fig. 3A.
  • the density of the coalescing agent 130 near the cover plate 230 (vertically above) is higher than in the vicinity of the substructure 260.
  • the density of the coalescing agent 130 does not change continuously. Instead, the density may be different in the upper part 112a of the housing than in the lower part 112b, wherein the respective density in the upper part 112a and lower part 112b may be constant (except for fluctuations in a predetermined error range).
  • FIGS. 3A and 3B show exemplary embodiments which are similar to the embodiments of FIGS. 3A and 3B, wherein only the spherically formed coalescing agent 130 of FIGS. 3A and 3B has been replaced by rod-shaped coalescing agent 130.
  • FIG. 4A again shows an embodiment in which the density of the rod-shaped coalescing agent 130 increases along an air flow direction 105
  • FIG. 4B shows an embodiment in which the density of the coalescing agent 130 in the desiccant 120 is continuous decreases.
  • the density of the coalescing agent 130 does not change continuously. Instead, the density may be different in the upper part 112a of the housing than in the lower part 112b, wherein the respective density in the upper part 112a and lower part 112b may be constant (except for fluctuations in a predetermined error range).
  • the further embodiments as shown in FIGS. 3 and 4, have an uneven distribution or a one-sided compression of the coalescing agent 130 within the inner space 115. This makes it possible to allow a flexible weighting of the properties.
  • FIG. 5 shows a flowchart for a method of manufacturing a desiccant cartridge 100 for drying air along a flow path 105.
  • the method includes the following steps: providing SI 10 of a housing 110 having an interior space 115 that provides an air passage for the air to be dried ; Introducing S120 a desiccant 120 for drying the air into the inner space 115; and introducing S130 a multi-part coalescing agent 130 into the inner space 115 such that the desiccant 120 and the coalescing agent 130 are mixed in the inner space 115.
  • the desiccant 120 may be charged before or after or simultaneously with the coalescing agent 130.
  • a mixture of desiccant 120 and coalescing agent 130 may be charged simultaneously without comprising two separate steps.
  • embodiments of the present invention offer the advantage that a bypass (a bypass path) can not or less often or more difficult to form, as is the case with conventional desiccant cartridges.
  • a bypass a bypass path
  • This danger does not exist with the coalescing agent 130 designed as bulk material, since a simple density distribution of the bulk material within the desiccant 120 can ensure that no bypass paths can form and the air flowing through must inevitably be guided past the coalescing agent.
  • definitions for distributions or arrangements of the coalescing agent 130 are to be construed in a statistical sense and not such that each individual part of the coalescing agent 130 has precisely this property.
  • a specific distribution eg uniform / non-uniform
  • arrangement eg perpendicular / oblique to the direction of air flow
  • at least a certain percentage eg 60% or 80%
  • a certain error width eg +/- 10% or +/- 30%.
  • Another advantage of embodiments of the present invention is the simple and more robust design, since only the desiccant 120 must be appropriately mixed prior to insertion without having to locate a precisely adjusted winding or stack within the interior 115 of the desiccant cartridge.
  • Another advantage is that embodiments of the present invention allow a more efficient flow through the Koaleszenzfilters 130, since unfavorable flow paths in the desiccant region 120 are not as significant importance, such as in the conventional filter disc packages that can be located above or below, where an efficient use of the filter is only given in the area of the inlet openings or the outflow openings of the desiccant lid or desiccant container.
  • embodiments of the present invention are based on that the coalescing agent 130 is used as bulk material, which is added to the desiccant 120 (and is not formed in the form of a roll or stape, as is the case with conventional desiccant cartridges).
  • Possible forms of the coalescing agent 120 include: spherically formed coalescing agent 120 or flake-shaped coalescing agent 120.
  • filter disk fragments as can be seen, for example, in the exemplary embodiments of FIGS. 4A and 4B.
  • the coalescing agent 130 it is possible for the coalescing agent 130 to be added in powder form to the desiccant 120.
  • coalescing agent may be used.

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Abstract

Ein Trockenmittelpatrone (100) zum Trocknen von Luft entlang eines Strömungsweges (105) umfasst: ein Gehäuse (110), welches eine Luftpassage für die zu trocknende Luft bereitstellt und einen Innenraum (115) bietet; ein Trockenmittel (120) zum Trocknen der Luft entlang des Strömungsweges (105); und ein Koaleszenzmittel (130), das mehrere Teile umfasst und mit dem Trockenmittel (120) vermischt in dem Innenraum (115) verteilt ist.

Description

Trockenmittelpatrone und Verfahren zur Herstellung einer Trockenmittelpatrone
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trockenmittelpatrone zum Trocknen von Luft und insbesondere auf eine Trockenmittelpatrone mit beigemengtem Koales- zenzmittel.
Hintergrund
Trockenmittelpatronen kommen in Lufttrockner zum Einsatz und sind in vielen technischen Gebieten anzutreffen. So benötigen beispielsweise Druckluftsysteme trockene und saubere Luft. Auf der anderen Seite erzeugen diese Systeme Kondensationsfeuchtigkeit durch die im System vorhandenen plötzlichen Druckänderungen. Außerdem verursacht der vorhandene Kompressor in Druckluftsystemen häufig Ölrückstände oder andere Verschmutzungen. Trockenmittelpatronen werden genutzt, um die vorhanden Kondensationsfeuchtigkeit effizient und schnell der Druckluft zu entziehen, wobei die Trockenmittelpatronen in der Regel zusätzliche Filter oder Koaleszenzmittel aufweist, um die zu trocknende Luft gleichzeitig von Ölresten zu befreien.
Bei herkömmlichen Trockenmittelpatronen ist der Koaleszenzfilter als ein Wickel oder als gestapelte Scheiben in der Trockenmittelpatrone ausgeführt. Bei der wickeiförmigen Ausgestaltung wird beispielsweise das Trockenmittel durch den Koaleszenzfilter eingewickelt, und zwar derart, dass die durchströmende Luft den Koaleszenzfilter passiert. Die gestapelten Scheiben werden beispielsweise am Anfang oder am Ende eines Luftweges angeordnet, sodass die Luft zunächst durch den scheibenförmigen Koaleszenzfilter durchströmt, um zu dem Trockenmittel zu gelangen, oder nach dem Passieren des Trockenmittels durch das Koaleszenzmittel strömt.
Ein Nachteil dieser konventionellen Lösungen besteht darin, dass sowohl die wickeiförmige als auch die stapeiförmige Ausgestaltung des Koaleszenzfilters häufig nicht verhindern können, dass Luft daran vorbeiströmt und so das Koaleszenzmittel umgeht. Dies kann beispielsweise über die Randbereiche der als Scheiben gebildeten oder der wickeiförmigen Koaleszenzmittel geschehen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trockenmittelpatrone zu schaffen, die eine alternative Anordnung für das Koaleszenzmittel bereitstellt.
Zusammenfassung
Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Trockenmittelpatrone nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung derselben nach Anspruch 8 gelöst.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trockenmittelpatrone zum Trocknen von Luft entlang eines Strömungsweges. Die Trockenmittelpatrone umfasst die folgenden Merkmale: ein Gehäuse, ein Trockenmittel und ein Koaleszenzmittel. Das Gehäuse stellt eine Luftpassage für die zu trocknende Luft bereit und bietet einen Innenraum. Das Trockenmittel ist ausgebildet zum Trocknen der Luft entlang des Strömungsweges und das Koaleszenzmittel umfasst mehrere Teile, die mit dem Trockenmittel vermischt und in dem Innenraum verteilt sind.
Als Koaleszenzmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen alle Mittel umfasst sein, die geeignet sind, um Ölverschmutzungen oder andere Schmutzpartikel aus einer durchströmenden Luft zu entfernen. Daher kann bei weiteren Ausführungsbeispielen das Koaleszenzmittel ausgebildet sein, um die Luft entlang des Strömungsweges in Bezug auf Öl und/oder Schmutzteilchen zu filtern.
Als Innenraum soll jeder Freiraum im Gehäuse verstanden werden, der zur Aufbewahrung des Trockenmittels und des Koaleszenzmittels geeignet ist. Beispielsweise kann der Innenraum durch einen Teil des Gehäuses gebildet werden. Es ist ebenfalls möglich, dass der Innenraum durch einen separaten Behälter, der in das Gehäuse einsetzbar ist, definiert wird.
Durch die Mischung von Trockenmittel und Koaleszenzmittel im Innenraum wird erreicht, dass die durchströmende Luft auf ihren Weg mehr oder weniger zwangsläufig das Koaleszenzmittel passieren muss. Da die Luft unter Druck steht, wird der Strömungsweg der Luft in Abhängigkeit vom Druck möglichst gradlinig durch die Trockenmittel verlaufen, so dass eine bestimmte Mindestdichte an Koaleszenzmittel ausreicht, um die obige Bedingung zu erfüllen, sodass (nahezu) jeder Strömungsweg der Luft mit dem Koaleszenzmittel in Berührung gelangt.
Daher kann in weiteren Ausführungsbeispielen die Dichte oder Verteilung des Koales- zenzmittels in dem Trockenmittel derart gewählt sein, dass die durchströmende Luft die mehreren Teile des Koaleszenzmittels zumindest einmal passiert bzw. jene Luftmenge, die die Trockenmittelpatrone passiert, ohne mit dem Koaleszenzmittel in Kontakt zu gelangen, vernachlässigbar klein gewählt werden kann (durch eine geeignete Wahl der Dichte und/oder der Verteilung).
In weiteren Ausführungsbeispielen ist die Mischung von Trockenmittel und Koaleszenzmittel gleichförmig, sodass die Dichte des Koaleszenzmittels in dem Trockenmittel konstant ist.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Mischung von Trockenmittel und Koaleszenzmittel aber auch ungleichförmig sein, sodass die Dichte des Koaleszenzmittels in dem Trockenmittel variabel ist. Beispielsweise kann das Koaleszenzmittel in dem Trockenmittel derart verteilt sein, dass die Dichte des Koaleszenzmittels in dem Trockenmittel von einer Lufteinströmöffhung (Einlass) in den Innenraum hin zu einer Luftausströmöffnung (Auslass) aus dem Innenraum zunimmt oder abnimmt.
Durch eine ungleichförmige Verteilung des Koaleszenzmittel in dem Trockenmittel kann erreicht werden, dass das Koaleszenzmittel im Wesentlichen am Einlass oder am Auslass der Luft angeordnet ist, sodass beim Einströmen zunächst die Luft von Verschmutzungen oder von Feuchtigkeit befreit wird. Ein weiterer Vorteil der ungleichförmigen Verteilung liegt darin, dass das Trockenmittel weniger Verschmutzungen ausgesetzt wird (das Koaleszenzmittel ist stromaufwärts in dem Luftstrom angeordnet), oder dass das Koaleszenzmittel vor Feuchtigkeit geschützt wird (das Koaleszenzmittel ist stromabwärts in dem Luftstrom angeordnet). Über eine geeignete Wahl der Dichteverteilung des Koaleszenzmittels können beide Effekte, in Abhängigkeit der konkreten Gegebenheiten, vorteilhaft genutzt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer zuvor beschriebenen Trockenmittelpatrone zum Trocknen von Luft. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritten: Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Innenraum, welches eine Luftpassage für die zu trocknende Luft bereitstellt; Einbringen eines Trockenmittels zum Trocknen der Luft in den Innenraum; und Einbringen eines Koaleszenzmittels mit mehreren Teile derart in den Innenraum, dass das Trockenmittel und das Koaleszenzmittel vermischt in dem Innenraum vorliegen.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann der Innenraum zumindest eine Lufteinströmöffnung und zumindest eine Luftausströmöffnung aufweisen, und der Schritt des Einbringens des Trockenmittels und/oder des Koaleszenzmittels kann derart ausgeführt werden, dass die Dichte des Koaleszenzmittels in dem Trockenmittel von einer Luftein- strömöffnung zu einer Luftausströmöffnung zunimmt oder abnimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Form oder Gestalt des Koaleszenzmittels nicht weiter eingeschränkt, solange die Strömungswege der Luft nicht durch das Koaleszenzmittel vollständig blockiert werden. Beispielsweise kann das Koaleszenzmittel als Pulver und/oder durch eine Vielzahl Kugeln und/oder durch eine Vielzahl von Stäben gebildet sein, wobei die Stäbe gerade oder krummlinienförmig ausgebildet sein können. Außerdem können die Stäbe senkrecht zur Durchströmungsrichtung der Luft angeordnet sein, um so der Luft eine möglichst große Angriffsfläche zu bieten und ein effektives Reinigen der Luft zu ermöglichen. Sie können aber auch schräg zur Durchströmungsrichtung angeordnet sein, um einen möglichst langen Kontakt mit den zu filternden Verschmutzungen zu erreichen. Daher werden gemäß weiterer Ausführungsbeispiele nicht nur die Dichte und Verteilung des Koaleszenzmittel gezielt gewählt, sondern auch die Form und die Ausrichtung des Koaleszenzmittel derart gewählt, dass ein optimale Reinigung erzielt wird.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unter- schiedlichen Ausführungsbeispielen, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
Fig. 1 zeigt eine Trockenmittelpatrone zum Trocknen von Luft gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2A, B zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Trockenmittelpatrone mit weiteren optionalen Komponenten.
Fig. 3A, B zeigen weitere Ausführungsbeispiele für kugelförmiges Koaleszenzmittel.
Fig. 4A, B zeigen weitere Ausführungsbeispiele für stabförmiges Koaleszenzmittel.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1 zeigt eine Trockenmittelpatrone 100 zum Trocknen von Luft, die entlang eines Strömungsweges 105 durch die Trockenmittelpatrone 100 strömt. Die Trockenmittelpatrone 100 umfasst ein Gehäuse 110, welches eine Luftpassage (nicht gezeigt) für die zu trocknende Luft bereitstellt und einen Innenraum 115 bietet. Die Trockenmittelpatrone 100 umfasst ferner ein Trockenmittel 120, welches zum Trocknen der durchströmenden Luft geeignet ist, und ein Koaleszenzmittel 130, das in Form von mehreren Teilen ausgebildet ist, wobei das Trockenmittel 120 und das Koaleszenzmittel 130 vermischt im Innenraum 115 angeordnet sind.
Fig. 2A und Fig. 2B zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Trockenmittelpatrone mit weiteren optionalen Komponenten. Beispielsweise ist in der Fig. 2A das Koaleszenzmittel 130 durch eine Vielzahl von kugelförmiger Teilchen gebildet, während in der Fig. 2B das Koaleszenzmittel 130 durch eine Vielzahl von stab förmigen Teilchen gebildet ist.
Die Trockenmittelpatronen 100, wie sie in den Fig. 2A und 2B zu sehen sind, weisen ferner ein Gehäuse auf, welches ein Außengehäuse 111 und ein Innengehäuse 112 umfasst. Das Innengehäuse 112 umfasst einen oberen Teil 112a und einen unteren Teil 112b, wobei der obere Teil 112a sich beispielsweise an Lufteinlassöffnungen 240 anschließt und der untere Teil 112b sich beispielsweise an Luftausströmöffnungen 280 anschließt. Das Außengehäuse 111 ist an einem Unterbau 260 durch Befestigungsmittel 210 fixiert, wobei der Unterbau 260 einen peripheren Lufteinlass 270 und einen zentral angeordneten Luftauslass 290 aufweist. In dem Unterbau 260 oder dem Innengehäuse 112 kann optional eine Vor- oder Nachfiltereinheit 250 ausgebildet sein, die eine optionale weitere Filterung vornimmt. Die Luft strömt durch den Lufteinlass 270 von unten in die Trockenmittelpatrone 100 ein und wird anschließend entlang einer Seitenpassage an dem Innengehäuse 112 vorbei geleitet, um anschließend an einer der Einlassöffnung 270 gegenüberliegenden Seite über die Einströmöffnungen 240 in den Innenraum 115 zu gelangen.
Um die einströmende Luft effizient von der ausströmenden Luft zu trennen sind Abdichtungen 273 vorgesehen. Ferner umfasst die Trockenmittelpatrone 100 eine Abdeckplatte 230 mit den Einströmöffnungen 240, die eine obere Begrenzung des Innenraumes 115 darstellt. Die Abdeckplatte 230 wird durch eine Feder 220 relativ zu dem Außengehäuse 111 vorgespannt (d.h. es wird ein Druck ausgeübt), sodass das Trockenmittel 120 unter einer Vorspannung in dem Innenraum 115 steht.
Bei dem in der Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Koaleszenzmittel 130 gleichförmig in Form von Kugeln in dem Trockenmittel 120 verteilt. Der besseren Übersicht wegen ist das Trockenmittel 120 nur ansatzweise gezeigt (siehe linke obere Ecke und linke untere Ecke), wobei das Trockenmittel 120 den gesamten Innenbereich 115 des Gehäuses ausfüllt, ohne dass es in der Fig. 2A zu sehen ist. Die gezeigte Dichte ist ebenfalls nur exemplarisch zu verstehen. In weiteren Ausführungsbeispielen ist die Dichte entsprechend den Gegebenheiten angepasst (z.B. zu erwartenden Verschmutzungen).
In der Fig. 2B ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, welches sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2A lediglich dadurch unterscheidet, dass das Koaleszenzmittel 130 stabförmig ausgebildet ist. Beispielsweise kann das stabförmig ausgebildete Koaleszenzmittel 130 überwiegend senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung 105 (beispielwei- se von oben nach unten) angeordnet sein, um dem Luftstrom eine möglichst große Angriffsfläche zu bieten und so eine effiziente Reinigung der Luft zu ermöglichen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Koaleszenzmittel 130 auch schräg angeordnet sein.
Alle weiteren Komponenten aus der Fig. 2B unterscheiden sich nicht von dem Ausführungsbeispiel, wie es in der Fig. 2A zu sehen ist, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
Die Fig. 3A und 3B zeigen weitere Ausführungsbeispiele für kugelförmig angeordnetes Koaleszenzmittel, wie es in der Fig. 2A zu sehen ist. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3A zeigt eine mögliche inhomogene Verteilung des Koaleszenzmittels. Als Beispiel ist eine inhomogene Verteilung derart gewählt, dass die Dichte des Koaleszenzmittel innerhalb des Trockenmittels 120 von einer vertikal höheren Position nach unten zunimmt (beispielsweise entlang der Stromrichtung der durchströmenden Luft). Die Fig. 3B zeigt ein Ausführungsbeispiel, wo die Dichte des Koaleszenzmittels sich genau entgegengesetzt zu der Fig. 3A ändert. Somit ist in der Fig. 3B die Dichte des Koaleszenzmittels 130 in der Nähe der Abdeckplatte 230 (vertikal oben) höher als in der Nähe des Unterbaus 260.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ändert sich die Dichte des Koaleszenzmittel 130 nicht kontinuierlich. Stattdessen kann im oberen Teil 112a des Gehäuses die Dichte anders sein als im unteren Teil 112b, wobei die jeweilige Dichte im oberen Teil 112a und unteren Teil 112b konstant sein kann (bis auf Fluktuationen in einem vorbestimmten Fehlerbereich).
Wenn die Luft von oben in die Trockenmittelpatrone 100 gelangt (von der Position, wo die Feder 220 angeordnet ist) wird in der Fig. 3A zunächst vorwiegend das Trockenmittel passiert und anschließend das Koaleszenzmittel 130, währenddessen in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3B die durchströmende Luft zunächst ein Gebiet mit erhöhter Dichte des Koaleszenzmittels 130 passiert, um anschließend in einer Region zu gelangen, in welchem die Dichte des Koaleszenzmittels 130 niedriger ist. Alle weiteren Komponenten aus der Fig. 3A und Fig. 3B unterscheiden sich nicht von dem Ausführungsbeispiel, wie es in der Fig. 2A zu sehen ist, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
Die Fig. 4A und 4B zeigen Ausführungsbeispiele, die ähnlich sind zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 3A und 3B, wobei lediglich das kugelförmig ausgebildete Koales- zenzmittel 130 der Fig. 3A und 3B durch stabförmiges Koaleszenzmittel 130 ersetzt wurde.
Die Fig. 4A zeigt wiederum ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Dichte des stab- förmig ausgebildeten Koaleszenzmittels 130 entlang einer Luftströmungsrichtung 105 ansteigt, während in der Fig. 4B ein Ausführungsbeispiel zu sehen ist, in welchem die Dichte des Koaleszenzmittels 130 in dem Trockenmittel 120 kontinuierlich abnimmt.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ändert sich die Dichte des Koaleszenzmittel 130 nicht kontinuierlich. Stattdessen kann im oberen Teil 112a des Gehäuses die Dichte anders sein als im unteren Teil 112b, wobei die jeweilige Dichte im oberen Teil 112a und unteren Teil 112b konstant sein kann (bis auf Fluktuationen in einem vorbestimmten Fehlerbereich).
Alle weiteren Komponenten aus der Fig. 4A und der Fig. 4B unterscheiden sich nicht von dem Ausführungsbeispiel, wie es in der Fig. 2A zu sehen ist, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
Die weiteren Ausführungsformen, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, weisen eine ungleichmäßige Verteilung bzw. eine einseitige Verdichtung des Koaleszenzmittels 130 innerhalb des Innenraums 115 auf. Damit wird es möglich, eine flexible Gewichtung der Eigenschaften zu ermöglichen.
Einerseits kann damit auf eine Ölfilterung nach dem Trockenmittel 120 Wert gelegt werden, was zu einem Schutz des Koaleszenzmittels 130 (was als Koaleszenzfilter wirkt) führt. Diese Gewichtung ist insbesondere in den Ausführungsbeispielen der Fig. 3A und 4A gegeben. Andererseits, wenn der Fokus auf einer Olfilterung vor dem Trockenmittel 120 liegt und somit ein Schutz des Trockenmittels 120 im Mittelpunkt steht (beispielsweise vor Ölverschmutzung), kann dies mit den Ausführungsformen, wie sie beispielsweise in den Fig. 3B und 4B zu sehen sind, erreicht werden. Zwischenformen der gezeigten Ausführungsformen sind durch eine flexible Änderung der Dichteverteilung des Koaleszenzmittels 130 in dem Trockenmittel 120 möglich.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagram für ein Verfahren zum Herstellen einer Trockenmittelpatrone 100 zum Trocknen von Luft entlang eines Strömungsweges 105. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen Sl 10 eines Gehäuses 110 mit einem Innenraum 115, welches eine Luftpassage für die zu trocknende Luft bereitstellt; Einbringen S120 eines Trockenmittels 120 zum Trocknen der Luft in den Innenraum 115; und Einbringen S130 eines Koaleszenzmittels 130 mit mehreren Teile derart in den Innenraum 115, dass das Trockenmittel 120 und das Koaleszenzmittel 130 vermischt in dem Innenraum 115 vorliegt.
Die genannte Reihenfolge der Schritte impliziert keine zeitliche Abfolge oder nur insoweit, wie es zwingend erforderlich ist. Beispielweise kann das Trockenmittel 120 vor oder nach oder gleichzeitig mit dem Koaleszenzmittel 130 eingefüllt werden. Es kann auch eine Mischung von Trockenmittel 120 und Koaleszenzmittel 130 gleichzeitig eingefüllt werden, ohne dass es zwei separate Schritte umfasst.
Vorteile der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liegen darin, dass in der vorliegenden Erfindung beide Prinzipien (d.h. der Koaleszenzfilter ist vor oder nach dem Trockenmittel 120 angeordnet) vereint werden können. Damit wird es möglich, dass das Trockenmittel 120 von Ölverschmutzungen sicher geschützt wird oder im umgekehrten Fall, dass der Koaleszenzfilter (Koaleszenzmittel 130) vor einem Zusetzen mit Feuchtigkeit sicher geschützt wird.
Außerdem bieten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass ein Bypass (ein Umgehungspfad) sich nicht bzw. weniger häufig oder schwieriger herausbilden kann, als dies bei konventionellen Trockenmittelpatronen der Fall ist. Wie ein- gangs dargelegt, ist es bei konventionellen Trockenmittelpatronen wichtig, den Wickel oder die gestapelten Scheiben von Koaleszenzmittel sehr zuverlässig anzuordnen, um Umgehungspfade auszuschließen, da ansonsten das komplette Paket seine Wirkung verlieren würde. Diese Gefahr besteht bei dem als Schüttgut ausgestalteten Koaleszenzmittel 130 nicht, da über eine einfache Dichteverteilung des Schüttgutes innerhalb des Trockenmittels 120 sichergestellt werden kann, dass sich keine Umgehungspfade ausbilden können und die durchströmende Luft dazu zwangsläufig an das Koaleszenzmittel vorbeigeführt werden muss.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Definitionen für Verteilungen oder Anordnungen von dem Koaleszenzmittel 130 in einem statistischen Sinn auszulegen und nicht derart, dass jedes einzelne Teil des Koaleszenzmittels 130 genau diese Eigenschaft aufweist. Beispielsweise ist unter einer bestimmten Verteilung (z.B. gleichförmigen/ungleichförmigen) oder Anordnung (z.B. senkrecht/schräg zur Luftstromrichtung) zu verstehen, dass zumindest ein bestimmter Prozentualer Anteil (z.B. 60% oder 80%) der Teile des Koaleszenzmittel diese Eigenschaft mit einer bestimmter Fehlerbreite (z.B. +/- 10% oder +/- 30%) besitzen.
Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht in der einfachen und robusteren Bauweise, da lediglich das Trockenmittel 120 vor dem Einsetzen entsprechend vermischt werden muss, ohne dass ein genau justierter Wickel oder Stapel innerhalb des Innenraums 115 der Trockenmittelpatrone anzuordnen wäre.
Von Vorteil ist ebenso, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine effizientere Durchströmung des Koaleszenzfilters 130 ermöglichen, da ungünstige Strömungsverläufe im Trockenmittelbereich 120 nicht so stark ins Gewicht fallen, wie beispielsweise bei den konventionellen Filterscheibenpaketen, die oben oder unten angeordnet sein können, wo eine effiziente Nutzung des Filters nur im Bereich der Ein- strömöffnungen oder der Ausströmöffnungen des Trockenmitteldeckels oder des Trockenmittelbehälters gegeben ist.
Zusammenfassend basieren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darauf, dass das Koaleszenzmittel 130 als Schüttgut zum Einsatz kommt, welches dem Trockenmittel 120 beigemengt wird (und nicht wickel- oder stapeiförmig ausgebildet ist, wie es bei konventionellen Trockenmittelpatronen der Fall ist). Mögliche Formen des Koaleszenzmittels 120 umfassen dabei: kugelförmig ausgebildetes Koaleszenzmittel 120 oder flockenförmig ausgebildetes Koaleszenzmittel 120. Es können aber auch Filterscheibenfragmente zum Einsatz kommen, wie es beispielsweise in den Ausführungsbeispielen der Fig. 4A und 4B zu sehen sind. Außerdem ist es möglich, dass das Koaleszenzmittel 130 pulverförmig dem Trockenmittel 120 beigemengt wird.
Bei weitere Ausführungsbeispielen können auch andere Formen des Koaleszenzmittels zum Einsatz kommen.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Liste von Bezugszeichen
100 Trockenmittelpatrone
105 Luftströmungsweg
1 1 1 Außengehäuse
1 12a,b Innengehäuse
1 15 Innenraum
120 Trockenmittel
130 Koaleszenzmittel
210 Befestigungsmittel
230 Abdeckelement
240 Einströmöffhungen
250 Filtereinheit
260 Unterbau
270 Einlass
273 Abdichtungen
280 Ausströmöffnungen
290 Auslass

Claims

Patentansprüche
Trockenmittelpatrone (100) zum Trocknen von Luft entlang eines Strömungsweges (105), mit folgenden Merkmalen: ein Gehäuse (110), welches eine Luftpassage für die zu trocknende Luft bereitstellt und einen Innenraum (115) bietet; ein Trockenmittel (120) zum Trocknen der Luft entlang des Strömungsweges (105); und ein Koaleszenzmittel (130), das mehrere Teile umfasst und mit dem Trockenmittel (120) vermischt in dem Innenraum (115) verteilt ist.
Trockenmittelpatrone (100) nach Anspruch 1, wobei die Mischung von Trockenmittel (120) und Koaleszenzmittel (130) gleichförmig ist, sodass die Dichte des Koaleszenzmittels (130) in dem Trockenmittel (120) konstant ist.
Trockenmittelpatrone nach Anspruch 1, wobei die Mischung von Trockenmittel (120) und Koaleszenzmittel (130) ungleichförmig ist, sodass die Dichte des Koaleszenzmittels (130) in dem Trockenmittel (120) variabel ist.
Trockenmittelpatrone (100) nach Anspruch 3, wobei der Innenraum (115) zumindest eine Lufteinströmöffnung (240) und zumindest eine Luftausströmöffnung (280) aufweist und das Koaleszenzmittel (130) in dem Trockenmittel (120) derart verteilt ist, dass eine Dichte des Koaleszenzmittels (130) in dem Trockenmittel (120) von der Lufteinströmöffnung (240) zu der Luftausströmöffnung (280) zunimmt oder abnimmt.
Trockenmittelpatrone (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koaleszenzmittel (130) ausgebildet ist, um die Luft entlang des Strömungsweges (105) in Bezug auf Öl und/oder Schmutzteilchen zu filtern. Trockenmittelpatrone (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Teile des Koaleszenzmittels (130) durch eine Vielzahl von Kugeln und/oder eine Vielzahl von Stäben und/oder Pulver gebildet sind.
Trockenmittelpatrone (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dichte oder Verteilung des Koaleszenzmittels (130) in dem Trockenmittel (120) derart gewählt ist, dass die durchströmende Luft die mehreren Teile des Koaleszenzmittels (130) zumindest einmal passiert.
Verfahren zum Herstellen einer Trockenmittelpatrone (100) zum Trocknen von Luft entlang eines Strömungsweges (105), mit folgenden Schritten:
Bereitstellen (S110) eines Gehäuses (110) mit einem Innenraum (115), welches eine Luftpassage für die zu trocknende Luft bereitstellt;
Einbringen (S120) eines Trockenmittels (120) zum Trocknen der Luft in den Innenraum (115); und
Einbringen (S130) eines Koaleszenzmittels (130) mit mehreren Teile derart in den Innenraum (115), dass das Trockenmittel (120) und das Koaleszenzmittel (130) vermischt in dem Innenraum (115) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Innenraum (115) zumindest eine Luftein- strömöffnung (240) und zumindest eine Luftausströmöffnung (280) aufweist und der Schritt des Einbringens des Trockenmittels (120) und des Koaleszenzmittels (130) derart ausgeführt werden, dass die Dichte des Koaleszenzmittels (130) in dem Trockenmittel (120) von einer Lufteinströmöffnung (240) zu einer Luftausströmöffnung (280) zunimmt oder abnimmt.
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